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WO2006018008A1 - Energy-saving high-capacity compressor - Google Patents

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WO2006018008A1
WO2006018008A1 PCT/DE2005/001407 DE2005001407W WO2006018008A1 WO 2006018008 A1 WO2006018008 A1 WO 2006018008A1 DE 2005001407 W DE2005001407 W DE 2005001407W WO 2006018008 A1 WO2006018008 A1 WO 2006018008A1
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WO
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valve
swash plate
cylinder
compressor according
plate compressor
Prior art date
Application number
PCT/DE2005/001407
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Scheb
Original Assignee
Patentpool Innovations Management Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Patentpool Innovations Management Gmbh filed Critical Patentpool Innovations Management Gmbh
Priority to DE112005002599T priority Critical patent/DE112005002599A5/en
Priority to EP05774383A priority patent/EP1789679A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1009Distribution members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/12Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders having plural sets of cylinders or pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1006Adaptations or arrangements of distribution members the members being ball valves
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B5/02Machines or pumps with differential-surface pistons with double-acting pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/1002Ball valves
    • F04B53/1015Combinations of ball valves working in parallel

Definitions

  • Compressors or compressors are used in almost all areas of technology.
  • turbo compressors There are a variety of systems and types such as turbo compressors,
  • Screw compressors reciprocating compressors or high pressure compressors.
  • Compressed air is an energy form that offers a very wide range of possible applications, combining speed, power, precision and safe handling.
  • the combination of these features make compressed air irreplaceable in many applications.
  • oil-free screw compressors with frequency control for the peak load and turbocompressors for the base load are often combined into a total solution for large-scale systems.
  • Active air is for example the speech when compressed air is used as a transport medium.
  • Current application examples are the transport of bulk goods, the shuttling of shuttles in weaving machines, use in air storage or the recently rediscovered pneumatic tube.
  • the example of the air bearing can be beautifully show some advantages of compressed air.
  • Laser cannons for sighting geosatellites, for example, must be precisely aligned and tracked automatically.
  • the optical system is air-bearing.
  • the air bearings allow completely jerk-free and stepless telescopic movements, ensure high measuring accuracy and protect against vibrations. Without compressed air such modern methods of earth surveying would hardly be feasible. If the compressed air is directly integrated into certain processes as process medium, this is referred to as process air. Common areas of application are drying processes, the aeration of clarification tanks or fermentation air for fermentation processes.
  • the range of vacuum and blower applications ranges from the large vacuum up to the overpressure range of about 1 bar.
  • the use of special vacuum pumps is here, however, usually more economical.
  • oscillating displacement compressors such as piston or diaphragm compressors are used.
  • radial turbochargers can also be expected. Every compressed air consumer needs a certain operating pressure in order to deliver the optimum performance. For example, with tools that are powered by only 5 bar instead of the required 6 bar, the load speed already drops by 25%, although the idle speed only decreases by 5%. Therefore, it is essential to check regularly whether the required operating pressure is too available at full capacity. Pressure losses due to insufficient line cross-sections or ⁇ laschen necks can only be noticed when the compressed air also flows. Excessive operating pressures bring no -dentss along. They only increase the compressed air consumption and the wear on the devices.
  • valves used An essential part of the existing compressors here are the valves used .These should u.a. have the lowest possible flow resistance and the highest possible pressure stability
  • valve A specific design principle for such a valve is already known under the number 283656 from the Imperial Patent Office of December 21, 1912.
  • This valve is particularly used for high-speed compressors and consists of balls acting as valve body and is characterized in that the balls are free on their leadership and under the influence of a common resilient plate, which serves as a spring plate for a common load spring (single claim ).
  • Valve openings provided valve seat and closing with the valve openings
  • the closing body are biased by wires, a net or grid against the valve openings and are held in position, the wires, the grid or the grid rest on the closing bodies, but have no fixed connection to these ,
  • valve openings are chamfered bores and the closing bodies are balls, and that an additional safety net is arranged above the wires, the net or the grid.
  • swash plate compressors have been known for a long time. They are among the lowest pulsation and quietest compressors. They are mainly used as air conditioning compressors and compress the gaseous medium so that it (with not too much water) becomes liquid again. In this form, it flows through a condenser and gives off its heat there. The refrigerant is sucked out of the evaporator where it has absorbed the heat of the air flowing into the work space.
  • Such an air-conditioning compressor usually works on the principle of the axial piston pump.
  • the device according to the invention has for its object to provide a compressor which represents the known concept of said valve construction in conjunction with a swash plate compressor to a powerful new compressor type.
  • the compressor according to the invention is characterized not only by having a novel valve assembly of the type described in the prior art, but also by combining such a valve assembly in a particular manner with a specially designed swash plate type compressor. It should be noted that the mentioned valve assembly is of course not only used in the compressor according to the invention, but that this valve assembly is particularly characterized in that it is very versatile in all devices can be used in which a corresponding valve function is required.
  • valve according to the invention not only a special form of the arrangement of each arranged in a surface valve openings in combination with the associated closing bodies is selected, it is also achieved by a special type of arrangement of the valve openings that, seen in terms of flow, a low flow resistance.
  • FIG. 1 shows the valve arrangement according to the invention in an operating position
  • FIG. 1a shows the valve arrangement according to the invention in another
  • Fig. 5 a perspective view of the invention
  • FIG. 9 shows a perspective partial view of the grouping of the valves of the compressor according to the invention.
  • FIG. 10 shows a perspective side view of the grouping of FIGS.
  • FIG. 11 a sectional drawing of a tandem arrangement of the compressor according to the invention
  • valve assembly according to the invention is shown in an operating position in which the piston (4), connected to the piston rod (6) rests on the cylinder cover (2).
  • the entire valve arrangement consists of a cylindrical component which consists of a cylinder ring (1), a so-called cylinder base (3) and a cylinder cover (2).
  • the designations cylinder base (3), cylinder cover (2), or cylinder ring (1) serve only to distinguish the two top surfaces of the cylindrical component, as well as the area-wise curved cylinder jacket.
  • the cylinder bottom (3), the cylinder cover (2), as well as the cylinder ring (1) are substantially constructed so that they consist of arranged in a surface valve openings in conjunction with the associated closing bodies.
  • the surfaces are flat, in the case of the cylinder ring, the surface in question corresponding to the cylinder jacket, or the cylinder ring, curved.
  • a surface for receiving the support of the piston rod (6) is recessed in the center receiving the valve openings.
  • This storage has a commercial seal.
  • a seal is used, which combines a storage and a seal in a design.
  • the cylinder ring (1) has an annular area in the middle, which contains no valve openings.
  • the width of this area corresponds to the overall height of the piston (4), which is moved back and forth by the piston rod (6) in the valve arrangement according to the invention.
  • valve assembly according to the invention in another operating position of the piston (4) is shown.
  • valve arrangement is such that, starting from each of the two described positions or working positions of the piston (4), the operating medium, in the simplest case air, compressed and ejected in the region of the cylinder ring.
  • the operating medium in the simplest case air, compressed and ejected in the region of the cylinder ring.
  • Each of the direction of movement of the piston opposite cylindrical surface is in this case sealed by the respective closing body.
  • valves in the corresponding parts of the cylinder ring ensures that the respective areas of the cylinder ring support the desired compression process or suction process.
  • the arrangement of the valves in the cylinder ring (1) which are in the range of the cylinder cover (2) to the middle of the cylinder ring (1) ensures that sucked out of the region of the cylinder cover (2) Air can flow out of the described area of the cylinder ring (1).
  • FIG. 1 the arrangement of the valves in the cylinder ring (1), which are in the range of the cylinder cover (2) to the middle of the cylinder ring (1) ensures that sucked out of the region of the cylinder cover (2) Air can flow out of the described area of the cylinder ring (1).
  • Valve openings are pressed so that they only at a corresponding
  • Solve valve openings can be improved in practice. It has been found that the bearing clearance of the spherical shooting body is too low.
  • valve ball seat (10) set back and the openings of the valve ball seats (10) in each case a steel net (8) to prevent falling out of the valve balls (9).
  • valve ball seats (10) in detail -darhan.
  • Part of a valve ball seat (10) is bevelled at an angle of 118 degrees. This is known to correspond to the angle to be optimally ground under the drill. This drill angle results in an optimum between good chip removal and tool life. It has been found that a valve ball seat (10) designed in this way ensures, after a short operating time, that a valve ball (9) optimally adapts to its respective valve ball seat (10) and virtually creates its own seal by virtue of the harder sphere seen from the material incorporated into the valve ball seat (10). .This ensures a high degree of safety of the seal.
  • FIG. 4 a perforated plate (12), as used in the region of the cylinder cover (2) and the cylinder base (3), is shown in a perspective view.
  • the diameter of the holes of the holes increase from the middle to the edge. This measure takes into account the fact that at the edge of the valve arrangement according to the invention greater air velocities occur and pass greater amounts of air than in the middle.
  • FIG. 5 shows the valve arrangement according to the invention from the outside in a perspective view.
  • valve arrangement according to the invention can be used in any system which has the corresponding geometric dimensions and a drive for the piston rod.
  • FIG. 7 shows a detailed section through a compressor according to the invention.
  • the drive shaft (13) terminates in an inclined stub shaft (14).
  • This stub shaft (14) by its, with respect to the drive shaft (13), oblique position ensures that the drive pulley (15) in conjunction with the driving ring (16) and the cover plate (17) during the rotation of the drive shaft (13) staggering movement.
  • a cylindrical roller bearing mounted on the stub shaft (14) transmits the inclination of the stub shaft (14) to these adjacent components during a rotation of the drive shaft (13). The securing of these components is achieved by a secured nut or equivalent machine elements.
  • the corresponding valves are thus also actuated by the movement of the swash plate upon rotation of the drive shaft (13).
  • the actuated piston (4) suck in each movement the corresponding working fluid either on the cylinder cover (2) or the cylinder base (3) and eject it via the cylinder ring (1).
  • the air outlet is designated separately in the figure using the example of the lower valve.
  • FIG. 8 shows the arrangement shown in section in FIG. 7 in a perspective overall view.
  • the arrangement of the various disks and rings constituting the swash plate is omitted.
  • FIG. 10 shows a perspective view of the compressor according to the invention in a side view.
  • the piston bearing shells (18) are also omitted.
  • the piston bearing shells (18) via the piston bearing rings (19) and the piston bearing backs (20) guided piston rods (6).
  • FIG. 11 shows a section through a tandem arrangement of a compressor according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

The invention relates to a wobble plate compressor in which lifting pistons are controlled by the wobble plate in an oscillating manner. The lifting pistons (4) oscillate inside the respective cylinders. The cylinder base (3), the cylinder top (2) and the cylinder ring (1) comprise a plurality of valve seats that can be closed via closing elements. The media are alternately supplied via the cylinder base or the cylinder top, and the compressed media are expelled via the cylinder ring.

Description

Energie sparender Hochleistunαskompressor Energy-saving high performance compressor
Kompressoren oder Verdichter werden in nahezu allen Bereichen der Technik verwendet.Compressors or compressors are used in almost all areas of technology.
Es gibt hier die unterschiedlichsten Systeme und Bauarten wie Turbokompressoren,There are a variety of systems and types such as turbo compressors,
Schraubenkompressoren, Kolbenkompressoren oder Hochdruckkompressoren.Screw compressors, reciprocating compressors or high pressure compressors.
Komprimiert werden vor allem flüssige und gasförmige Betriebsstoffe.Above all, liquid and gaseous fuels are compressed.
Fast alle Branchen der produzierenden oder weiterverarbeitenden Gewerbe setzen zum Beispiel Druckluft für die verschiedensten Anwendungen ein.Almost all sectors of the manufacturing or processing industries, for example, use compressed air for a wide variety of applications.
Druckluft ist eine Energieform, die ein sehr breites Spektrum möglicher Anwendungen bietet und dabei Geschwindigkeit, Kraft, Präzision und gefahrloses Handling miteinander verbindet. Die Kombination dieser Eigenschaften machen Druckluft in vielen Einsatzfällen unersetzbar. Im oberen Leistungsbereich werden bei kontinuierlich hohem ölfreiem Druckluftbedarf ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren mit Frequenzregelung für die Spitzenlast und Turbokompressoren für die Grundlast gerne zu einer Gesamtlösung für Großanlagen zusammengefasst.Compressed air is an energy form that offers a very wide range of possible applications, combining speed, power, precision and safe handling. The combination of these features make compressed air irreplaceable in many applications. In the upper performance range, with continuously high oil-free compressed air requirements, oil-free screw compressors with frequency control for the peak load and turbocompressors for the base load are often combined into a total solution for large-scale systems.
^Besonders interessant sind die Anwendungsfälle für die Druckluft - Technik, bei denen sie in Konkurrenz zu anderen Energieformen wie dem elektrischen Strom oder der Hydraulik steht. Druckluftanwendungen haben sich in den letzten Jahren hinsichtlich der Effizienz im Umgang mit der Primärenergie enorm weiterentwickelt. ^ Of particular interest are the applications for compressed air technology, in which it competes with other forms of energy such as electricity or hydraulics. Compressed air applications have evolved enormously in recent years in terms of efficiency in dealing with primary energy.
Der Einsatz von Druckluft weist eine Vielzahl von Anwendungsgebieten auf.The use of compressed air has a variety of applications.
Von Aktivluft ist zum Beispiel die Rede, wenn Druckluft als Transportmedium benutzt wird. Aktuelle Anwendungsbeispiele sind der Schüttguttransport, das Hin - und Herschießen von Schiffchen bei Webmaschinen, Einsatz bei der Luftlagerung oder der jüngst wieder entdeckten Rohrpost.Active air is for example the speech when compressed air is used as a transport medium. Current application examples are the transport of bulk goods, the shuttling of shuttles in weaving machines, use in air storage or the recently rediscovered pneumatic tube.
Am Beispiel der Luftlagerung lassen sich sehr schön einige Vorteile der Druckluft aufzeigen. Laserkanonen zum Anvisieren von Geosatelliten zum Beispiel müssen exakt ausgerichtet und automatisch nachgeführt werden. Um die nötige Präzision von 1/3600 Grad zu erreichen, ist das optische System luftgelagert. Die Luftlager lassen völlig ruckfreie und stufenloseTeleskopbewegungen zu, sorgen für hohe Messgenauigkeit und schützen vor Vibrationen. Ohne Druckluft wären solche modernen Verfahren zur Erdvermessung kaum realisierbar. Ist die Druckluft direkt als Prozessmedium in bestimmte Verfahren eingebunden, spricht man von Prozessluft. Gängige Anwendungsbereiche sind Trocknungsprozesse, die Belüftung von Klärbecken oder Gärluft für Fermentationsprozesse.The example of the air bearing can be beautifully show some advantages of compressed air. Laser cannons for sighting geosatellites, for example, must be precisely aligned and tracked automatically. For the necessary precision of 1/3600 degrees, the optical system is air-bearing. The air bearings allow completely jerk-free and stepless telescopic movements, ensure high measuring accuracy and protect against vibrations. Without compressed air such modern methods of earth surveying would hardly be feasible. If the compressed air is directly integrated into certain processes as process medium, this is referred to as process air. Common areas of application are drying processes, the aeration of clarification tanks or fermentation air for fermentation processes.
Unterschiedliche Anwendungen benötigen unterschiedliche Drücke. In den seltensten Fällen ist es wirtschaftlich vertretbar, auf den höchsten benötigten Druck zu verdichten und anschließend den Druck wieder zu reduzieren Deshalb ist es nötig, die Druckbereiche zu kategorisieren und entsprechend geeignete Erzeugungssysteme einzusetzen.Different applications require different pressures. In the rarest cases, it is economically justifiable to compress to the highest required pressure and then reduce the pressure again. It is therefore necessary to categorize the pressure ranges and to use appropriate production systems accordingly.
Der Bereich von Vakuum - und Gebläseanwendungen reicht vom Großvakuum bis in den Überdruckbereich von etwa 1 bar. Im Bereich des industriellen Vakuums besteht zwar die Möglichkeit dieses mittels Druckluft zu erzeugen, der Einsatz von speziellen Vakuumpumpen ist hier jedoch meist wirtschaftlicher.The range of vacuum and blower applications ranges from the large vacuum up to the overpressure range of about 1 bar. In the area of industrial vacuum, although it is possible to generate this by means of compressed air, the use of special vacuum pumps is here, however, usually more economical.
Im Bereich von 2 bis 2,5 bar spricht man von Niederdruckanwendungen. Meistens werden hier rotierende Verdrängerkompressoren zur Erzeugung eingesetzt, für extrem große Mengen, Turbokompressoren.In the range of 2 to 2.5 bar one speaks of low pressure applications. In most cases rotary positive displacement compressors are used for the production, for extremely large quantities, turbochargers.
Für. Standarddruck - Anwendungen, die über ein 7 bar- Netz gespeist werden, steht eine breite Palette an Kompressoren zur Verfügung. Die Anforderungen an die Luftmenge und die Luftqualität bestimmen hier, welche Kompressoren in welcher Kombination am wirtschaftlichsten arbeiten.For. Standard Pressure - Applications powered by a 7 bar network have a wide range of compressors available. The demands on air volume and air quality determine which compressors work most economically in which combination.
Wenn es um den zwei- und dreistelligen bar - Bereich geht, kommen oszillierende Verdrängerkompressoren wie Kolben -oder Membrankompressoren zum Einsatz. Bei großen Luftmengen können sich auch Radial - Turbokompressoren rechnen. Jeder Druckluftverbraucher benötigt einen bestimmten Betriebsdruck, um die optimale Leistung abgeben zu können. Bei Werkzeugen, die zum Beispiel nur mit 5 bar statt der benötigten 6 bar angetrieben werden, geht die Lastdrehzahl bereits um 25 % zurück, obwohl die Leerlaufdrehzahl nur um 5 % abnimmt .Deshalb ist es unabdingbar, regelmäßig zu kontrollieren, ob der benötigte Betriebsdruck auch zur Verfügung steht, und zwar bei voller Auslastung. Druckverluste durch nicht ausreichende Leitungsquerschnitte oder ρlaschenhälse können nur bemerkt werden, wenn die Druckluft auch fließt. Überhöhte Betriebsdrücke bringen keinen -Leistungsgewinn. Sie erhöhen nur den Druckluft - Verbrauch und den Verschleiß an den Geräten.When it comes to the two- and three-digit bar range, oscillating displacement compressors such as piston or diaphragm compressors are used. For large volumes of air, radial turbochargers can also be expected. Every compressed air consumer needs a certain operating pressure in order to deliver the optimum performance. For example, with tools that are powered by only 5 bar instead of the required 6 bar, the load speed already drops by 25%, although the idle speed only decreases by 5%. Therefore, it is essential to check regularly whether the required operating pressure is too available at full capacity. Pressure losses due to insufficient line cross-sections or ρ laschen necks can only be noticed when the compressed air also flows. Excessive operating pressures bring no -Leistungsgewinn. They only increase the compressed air consumption and the wear on the devices.
Neben diesen Aspekten bei dem Einsatz von Druckluft, sind die vorhandenen Energiesparmöglichkeiten und Kostensenkungspotenziale vielen Unternehmen nach wie vor nicht hinreichend bekannt.In addition to these aspects of the use of compressed air, the existing energy savings and cost reduction potential is still not well known to many companies.
Allein in Deutschland verbrauchen die rund 60.000 installierten Anlagen jedes Jahr Strom im Gesamtwert von ca. 840 Millionen Euro. Diese 14 Milliarden kWh Strom entsprechen in etwa dem jährlichen Stromverbrauch der Deutschen Bahn. Würde die Druckluft effizienter erzeugt und genutzt werden, ließen sich im Durchschnitt ca. 30% dieser Energiekosten einsparen.In Germany alone, the approximately 60,000 installed systems consume electricity with a total value of around 840 million euros every year. This 14 billion kWh of electricity roughly equals the annual electricity consumption of Deutsche Bahn. If the compressed air were generated and used more efficiently, an average of approx. 30% of these energy costs could be saved.
Diese Erkenntnisse hat zum Beispiel ein Deutscher Sportwagenhersteller bereits für sich umgesetzt. Er spart durch die Modernisierung seiner Druckluftanlage und die konsequente Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen in der Erzeugung, Aufbereitung, Verteilung und Anwendung von Druckluft jährlich 483.000 kWh Strom und vermeidet so den Ausstoß von rund 280 Tonnen CO2.For example, a German sports car manufacturer has already implemented these findings for themselves. By modernizing its compressed air system and consistently implementing optimization measures in the generation, processing, distribution and application of compressed air, it saves 483,000 kWh of electricity a year and thus avoids the emission of around 280 tonnes of CO 2 .
Zusätzlich besteht das Bestreben die bestehenden Anlagen entsprechend der technischen Entwicklung zum Beispiel hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Zuverlässigkeit zu verbessern.In addition, there is a desire to improve the existing equipment according to the technical development, for example, in terms of efficiency and reliability.
Ein wesentlicher Bestandteil bei den bestehenden Kompressoren sind hierbei die verwendeten Ventile .Diese sollten u.a. einen möglichst geringen Strömungswiderstand und eine möglichst hohe Druckstabilität aufweisenAn essential part of the existing compressors here are the valves used .These should u.a. have the lowest possible flow resistance and the highest possible pressure stability
Ein bestimmtes Bauartprinzip für ein derartiges Ventil ist schon unter der Nummer 283656 aus dem Kaiserlichen Patentamt vom 21. Dezember 1912 bekannt. Dieses Ventil wird besonders für schnelllaufende Kompressoren verwendet und besteht aus Kugeln die als Ventilkörper wirken und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln über ihrer Führung frei liegen und unter dem Einfluss einer gemeinsamen federnden Platte stehen, die als Federteller für eine gemeinsame Belastungsfeder dient ( einziger Patentanspruch ).A specific design principle for such a valve is already known under the number 283656 from the Imperial Patent Office of December 21, 1912. This valve is particularly used for high-speed compressors and consists of balls acting as valve body and is characterized in that the balls are free on their leadership and under the influence of a common resilient plate, which serves as a spring plate for a common load spring (single claim ).
Aus der Vielzahl von neueren Vorschlägen auf diesem Gebiet wird hier auf ein aus der DE 201 02 448 U1 bekanntes Ventil verwiesen, Es handelt sich hierbei um ein Kompressorventil mit einem mit einer Vielzahl vonOf the multitude of recent proposals in this field, reference is made here to a valve known from DE 201 02 448 U1, It is a compressor valve with one with a variety of
Ventilöffnungen versehenen Ventilsitz und mit die Ventilöffnungen verschließendenValve openings provided valve seat and closing with the valve openings
Schließkörpern.Closing bodies.
Als neu und erfinderisch wird hier bezeichnet, dass die Schließkörper durch Drähte, ein Netz oder Gitter gegen die Ventilöffnungen vorgespannt sind und in Position gehalten werden, wobei die Drähte, das Netz oder das Gitter auf den Schließkörpern aufliegen, aber keine feste Verbindung zu diesen aufweisen.As new and inventive here is referred to, that the closing body are biased by wires, a net or grid against the valve openings and are held in position, the wires, the grid or the grid rest on the closing bodies, but have no fixed connection to these ,
In weiterer Ausgestaltung ist hier im Wesentlichen vorgesehen, dass die Ventilöffnungen angefaste Bohrungen und die Schließkörper Kugeln sind, sowie dass über den Drähten, dem Netz oder dem Gitter ein zusätzliches Sicherheitsnetz angeordnet ist.In a further embodiment, it is essentially provided here that the valve openings are chamfered bores and the closing bodies are balls, and that an additional safety net is arranged above the wires, the net or the grid.
Dieses Bauartprinzip ist, wie aus der Patentschrift des Kaiserlichen Patentamts zu erkennen ist, schon seit langem bekannt und enthält in der offenbarten Form keine Merkmale die einen sicheren und effizienten Betrieb gewährleisten. So ist zum Beispiel durch das zusätzliche Sicherheitsnetz keine dauerhafte Lagerung der Schließkörper gewährleistet. Die Anordnung der Ventilöffnungen entspricht nicht den strömungstechnischen Anforderungen. Zudem stellt das hier offenbarte Bauteil lediglich den unmittelbaren Schließmechanismus eines Ventils dar. Die umgebende mechanische Halterung, ohne die dieses Bautei], nicht funktionsfähig ist, wird nicht gezeigt.This design principle, as can be seen from the patent of the Imperial Patent Office, has long been known and contains in the form disclosed no features that ensure safe and efficient operation. Thus, for example, by the additional safety net no permanent storage of the closing body guaranteed. The arrangement of the valve openings does not meet the fluidic requirements. In addition, the component disclosed herein merely represents the immediate closing mechanism of a valve. The surrounding mechanical support, without which this component is not functional, is not shown.
Desgleichen sind schon seit langem Taumelscheibenverdichter bekannt. Sie zählen zu den pulsationsärmsten und laufruhigsten Verdichtern. Sie werden vor allem als Klima - Kompressoren eingesetzt und verdichten das gasförmige Medium so, dass es ( bei nicht zu viel Wasseranteil ) wieder flüssig wird. In dieser Form durchströmt es einen Kondensator und gibt dort seine Wärme ab. Angesaugt wird das Kältemittel aus dem Verdampfer wo es die Wärme der in den Nutzraum einströmenden Luft aufgenommen hat.Likewise, swash plate compressors have been known for a long time. They are among the lowest pulsation and quietest compressors. They are mainly used as air conditioning compressors and compress the gaseous medium so that it (with not too much water) becomes liquid again. In this form, it flows through a condenser and gives off its heat there. The refrigerant is sucked out of the evaporator where it has absorbed the heat of the air flowing into the work space.
Ein solcher Klima - Kompressor arbeitet meist nach dem Prinzip der Axialkolbenpumpe.Such an air-conditioning compressor usually works on the principle of the axial piston pump.
Gleichmäßig am Umfang verteilt sind hierbei mehrere Zylinder angeordnet, deren Kolben von einer rotierenden Taumelscheibe bewegt werden. Im Zylinderkopf jedes Zylinders sind meist Flatterventile angeordnet, die je nach der Kolbenbewegung den Weg zur Saug -. oder Druckseite freigeben. Kolben -Förderpumpen eignen sich gut dazu, hohe Drücke aufzubauen haben aber den Nachteil des ungleichmäßigen Volumenstroms.Distributed uniformly on the circumference in this case several cylinders are arranged, the pistons are moved by a rotating swash plate. In the cylinder head of each cylinder flutter valves are usually arranged, depending on the piston movement the way to the suction -. or release print page. Piston feed pumps work well But to build high pressures have the disadvantage of uneven volume flow.
Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor zu schaffen, der das bekannte Konzept der genannten Ventilkonstruktion in Verbindung mit einem Taumelscheibenverdichter zu einem leistungsfähigen neuen Kompressortyp darstellt.Therefore, the device according to the invention has for its object to provide a compressor which represents the known concept of said valve construction in conjunction with a swash plate compressor to a powerful new compressor type.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bzw. 2 gelöst.This object is achieved by the devices according to claims 1 and 2, respectively.
Der erfindungsgemäße Kompressor zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass er eine neuartige Ventilanordnung nach der Art wie sie zum Stand der Technik beschrieben wurde aufweist, sondern auch dadurch, dass eine derartige Ventilanordnung auf eine besondere Art und Weise mit einem besonders ausgebildeten Taumelscheibenverdichter kombiniert wird. Hierzu ist zu bemerken, dass die erwähnte Ventilanordnung natürlich nicht nur bei dem erfindungsgemäßen Kompressor einsetzbar ist, sondern dass sich diese Ventilanordnung besonders dadurch auszeichnet, dass sie sehr vielseitig in allen Geräten einsetzbar ist bei denen eine entsprechende Ventilfunktion erforderlich ist.The compressor according to the invention is characterized not only by having a novel valve assembly of the type described in the prior art, but also by combining such a valve assembly in a particular manner with a specially designed swash plate type compressor. It should be noted that the mentioned valve assembly is of course not only used in the compressor according to the invention, but that this valve assembly is particularly characterized in that it is very versatile in all devices can be used in which a corresponding valve function is required.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird nicht nur eine besondere Form der Anordnung der jeweils in einer Fläche angeordneten Ventilöffnungen im Verbund mit den zugehörigen Schließkörpern gewählt, es wird zudem durch eine besondere Art der Anordnung der Ventilöffnungen erreicht, dass sich strömungstechnisch gesehen ein geringer Strömungswiderstand einstellt.In the valve according to the invention not only a special form of the arrangement of each arranged in a surface valve openings in combination with the associated closing bodies is selected, it is also achieved by a special type of arrangement of the valve openings that, seen in terms of flow, a low flow resistance.
Zudem wird durch die besondere Anordnung gleichzeitig mehrerer als Ventil wirkender mit Ventilöffnungen versehener Flächen erreicht, dass ein, das Arbeitsmedium befördernder, hin und hergehender Kolben in beiden Richtungen wirken kann.In addition, it is achieved by the particular arrangement of several acting as a valve with valve openings surfaces provided that a, the working medium conveyed, reciprocating piston can act in both directions.
In Verbindung mit einem entsprechenden Getriebe ist es möglich in einer Tandem - Anordnung zwei erfindungsgemäße Kompressoren von einer gemeinsamen Antriebswelle antreiben zu lassen. Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Kompressor näher beschreiben. Es zeigen im Einzelnen:In conjunction with a corresponding transmission, it is possible to have two compressors according to the invention driven by a common drive shaft in a tandem arrangement. The compressor according to the invention will be described in more detail below. They show in detail:
Fig.1 : die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer Betriebsstellung1 shows the valve arrangement according to the invention in an operating position
Fig.1a: die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer anderen1a shows the valve arrangement according to the invention in another
Betriebsstellungoperating position
Fig. 2: die erfindungsgemäße Ventilanordnung im detaillierten Schnitt2 shows the valve arrangement according to the invention in a detailed section
Fig.3: die Einzelheit C aus Figur 23: the detail C of Figure 2
Fig.4 eine perspektivische Darstellung des Lochblechs ( 12 )4 is a perspective view of the perforated plate (12)
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßenFig. 5: a perspective view of the invention
Ventilanordnungvalve assembly
Fig.6: eine perspektivische Ansicht der Spannzange ( 13 )6: a perspective view of the collet chuck (13)
Fig.7: eine Schnittzeichnung des erfindungsgemäßen Kompressors7 shows a sectional drawing of the compressor according to the invention
Fig.8: eine perspektivische Ansicht dieses Kompressors8 shows a perspective view of this compressor
Fig.9: eine perspektivische Teilansicht der Gruppierung der Ventile des erfindungsgemäßen Kompressors Fig.10: eine perspektivische Seitenansicht der Gruppierung der9 shows a perspective partial view of the grouping of the valves of the compressor according to the invention; FIG. 10 shows a perspective side view of the grouping of FIGS
Ventile Fig.11 : eine Schnittzeichnung einer Tandem - Anordnung des erfindungsgemäßen KompressorsValves FIG. 11: a sectional drawing of a tandem arrangement of the compressor according to the invention
In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer Betriebsstellung gezeigt, bei der der Kolben ( 4 ), verbunden mit der Kolbenstange ( 6 ) am Zylinderdeckel ( 2 ) anliegt. Hierbei besteht die gesamte Ventilanordnung aus einem zylinderförmigen Bauteil das aus einem Zylinderring ( 1 ), aus einem so genannten Zylinderboden ( 3 ) und einem Zylinderdeckel ( 2 ) besteht. Die Bezeichnungen Zylinderboden ( 3 ), Zylinderdeckel ( 2 ), bzw. Zylinderring ( 1 ) dienen lediglich der Unterscheidung der beiden Deckflächen des zylinderförmigen Bauteils, sowie des flächenmäßig gekrümmten Zylindermantels. Der Zylinderboden ( 3 ) , der Zylinderdeckel ( 2 ), als auch der Zylinderring ( 1 ) sind Im Wesentlichen so aufgebaut, dass sie aus in einer Fläche angeordneten Ventilöffnungen in Verbindung mit den zugehörigen Schließkörpern bestehen. Im Fall des Zylinderbodens ( 3 ) und des Zylinderdeckels ( 2 ) sind die Flächen eben, im Fall des Zylinderrings ist die betreffende Fläche entsprechend dem Zylindermantel, bzw. dem Zylinderring, gekrümmt.In the figure 1, the valve assembly according to the invention is shown in an operating position in which the piston (4), connected to the piston rod (6) rests on the cylinder cover (2). In this case, the entire valve arrangement consists of a cylindrical component which consists of a cylinder ring (1), a so-called cylinder base (3) and a cylinder cover (2). The designations cylinder base (3), cylinder cover (2), or cylinder ring (1) serve only to distinguish the two top surfaces of the cylindrical component, as well as the area-wise curved cylinder jacket. The cylinder bottom (3), the cylinder cover (2), as well as the cylinder ring (1) are substantially constructed so that they consist of arranged in a surface valve openings in conjunction with the associated closing bodies. In the case of the cylinder bottom (3) and the cylinder cover (2), the surfaces are flat, in the case of the cylinder ring, the surface in question corresponding to the cylinder jacket, or the cylinder ring, curved.
Im Fall des Zylinderdeckels ( 2 ) ist in der, die Ventilöffnungen aufnehmende, Fläche in der Mitte eine Fläche zur Aufnahme der Lagerung der Kolbenstange ( 6 ) ausgespart. Diese Lagerung weist eine handelsübliche Dichtung auf. Vorzugsweise wird hierzu eine Dichtung verwendet, die eine Lagerung und eine Abdichtung in einer Bauform vereint.In the case of the cylinder cover (2), a surface for receiving the support of the piston rod (6) is recessed in the center receiving the valve openings. This storage has a commercial seal. Preferably, for this purpose, a seal is used, which combines a storage and a seal in a design.
Der Zylinderring ( 1 ) weist in der Mitte einen ringförmigen Bereich auf, der keine -Ventilöffnungen enthält. Die Breite dieses Bereichs entspricht der Bauhöhe des Kolbens ( 4 ) , der von der Kolbenstange ( 6 ) in der erfindungsgemäßen Ventilanordnung hin und her bewegt wird.The cylinder ring (1) has an annular area in the middle, which contains no valve openings. The width of this area corresponds to the overall height of the piston (4), which is moved back and forth by the piston rod (6) in the valve arrangement according to the invention.
Die Abdichtung des Kolbens ( 4 ) gegenüber der Innenwand der zylinderförmigen Ventilanordnung erfolgt über einen, in einer entsprechenden Nut eingefügten, Graphitring.The sealing of the piston (4) with respect to the inner wall of the cylindrical valve arrangement via a, inserted in a corresponding groove, graphite ring.
In der Figur 1a ist die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer anderen Betriebsstellung des Kolbens ( 4 ) gezeigt.In the figure 1a, the valve assembly according to the invention in another operating position of the piston (4) is shown.
Beide Betriebsstellungen zeigen die extremen Positionen des Kolbens ( 4 ). Der in der Mitte verlaufende, von Ventilöffnungen freie, Streifen im Zylinderring ist in beiden Figuren 1 und Fig. 1a zu erkennen.Both operating positions show the extreme positions of the piston (4). The running in the middle, free of valve openings, strips in the cylinder ring can be seen in both Figures 1 and Fig. 1a.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist derart, dass, ausgehend von jeder der beiden beschriebenen Positionen bzw. Arbeitsstellungen des Kolbens ( 4 ), das Betriebsmedium, im einfachsten Fall Luft, komprimiert und im Bereich des Zylinderrings ausgestoßen wird. Die jeweils der Bewegungsrichtung des Kolbens gegenüberliegende Zylinderfläche wird hierbei durch die betreffenden Schließkörper dicht verschlossen.The operation of the valve arrangement according to the invention is such that, starting from each of the two described positions or working positions of the piston (4), the operating medium, in the simplest case air, compressed and ejected in the region of the cylinder ring. Each of the direction of movement of the piston opposite cylindrical surface is in this case sealed by the respective closing body.
Auf diese Weise wird erreicht, dass bei jeder Hubbewegung des Kolbens ( 4 ) die eingesetzte Energie zur Komprimierung des Arbeitsmediums verwendet wird. So wird im Fall der Figur 1 durch die Bewegung des Kolbens ( 4 ) der Zylinderboden ( 3 ) verschlossen und die Ventile im Zylinderdeckel ( 2 ) werden geöffnet. Im Fall der Figur 1a werden durch die folgende Bewegung des Kolbens ( 4 ) in die entgegen gesetzte Richtung die Ventile des Zylinderdeckels ( 2 ) geschlossen und die Ventile des Zylinderbodens ( 3 ) öffnen sich und gewähren der angesaugten Luft Zutritt.In this way it is achieved that with each stroke movement of the piston (4) the energy used to compress the working fluid is used. Thus, in the case of FIG. 1, the cylinder bottom (3) is closed by the movement of the piston (4) and the valves in the cylinder cover (2) are opened. In the case of Figure 1a by the following movement of the piston (4) in the opposite set direction the valves of the cylinder cover (2) closed and the valves of the cylinder bottom (3) open and allow the intake air access.
Durch die Anordnung der Ventile in den entsprechenden Teilen des Zylinderrings ist gewährleistet, dass die jeweiligen Bereiche des Zylinderrings den gewünschten Komprimierungsvorgang, bzw. Ansaugvorgang, unterstützen. So ist im Fall der Figur 1 durch die Anordnung der Ventile im Zylinderring ( 1 ), die sich im Bereich des Zylinderdeckels ( 2 ) bis zur Mitte des Zylinderrings ( 1 ) befinden, gewährleistet, dass die aus dem Bereich des Zylinderdeckels ( 2 ) angesaugte Luft auch aus dem beschriebenen Bereich des Zylinderrings ( 1 ) ausströmen kann. Im Fall der Figur 1a ist ebenso gewährleistet, dass durch die Ventile im Zylinderring, die sich im Bereich des Zylinderbodens ( 3 ) bis zur Mitte des Zylinderrings ( 1 ) •befinden, gewährleistet, dass die aus dem Bereich des Zylinderbodens angesaugte Luft auch aus dem anderen Bereich des Zylinderrings ( 1 ) ausströmen kann.The arrangement of the valves in the corresponding parts of the cylinder ring ensures that the respective areas of the cylinder ring support the desired compression process or suction process. Thus, in the case of Figure 1 by the arrangement of the valves in the cylinder ring (1), which are in the range of the cylinder cover (2) to the middle of the cylinder ring (1) ensures that sucked out of the region of the cylinder cover (2) Air can flow out of the described area of the cylinder ring (1). In the case of FIG. 1 a, it is also ensured that the air drawn in from the region of the cylinder bottom is ensured by the valves in the cylinder ring, which are located in the region of the cylinder bottom (3) up to the middle of the cylinder ring (1) other area of the cylinder ring (1) can flow out.
Die detaillierte Schnittzeichnung der Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Halterung der Schließkörper, bzw. der hier verwendeten Ventilkugeln ( 9 ).The detailed sectional drawing of Figure 2 shows the inventive holder of the closing body, or the valve balls used here (9).
Eine Halterung der Schließkörper allein durch Drähte, ein Netz oder ein Gitter, wie imA holder of the closing body solely by wires, a net or a grid, as in
Fall der DE 201 02 448 U1 beschrieben, gewährleistet keinen dauerhaften Betrieb.Case DE 201 02 448 U1 described, ensures no permanent operation.
Das hier zum Einsatz kommende Maschengewebe, durch das die Kugeln gegen dieThe mesh used here, through which the balls against the
Ventilöffnungen gedrückt werden, so dass sich diese nur bei einem entsprechendenValve openings are pressed so that they only at a corresponding
Druck des Betriebsmediums, zum Beispiel der Luft, auf das Ventil aus denPressure of the operating medium, for example, the air, on the valve from the
Ventilöffnungen lösen können, zeigt sich in der Praxis verbesserungswürdig. Es hat sich herausgestellt, dass das Lagerspiel der kugelförmigen Schießkörper zu gering ist.Solve valve openings can be improved in practice. It has been found that the bearing clearance of the spherical shooting body is too low.
Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, den Ventilkugelsitz ( 10 ) zurückversetzt anzuordnen und den Öffnungen der Ventilkugelsitze( 10 ) jeweils ein Stahlnetz ( 8 ) vorzuspannen das ein Herausfallen der Ventilkugeln ( 9 ) verhindert.According to the invention it is therefore provided to arrange the valve ball seat (10) set back and the openings of the valve ball seats (10) in each case a steel net (8) to prevent falling out of the valve balls (9).
Im Falle des Zylinderdeckels ( 2 ) und des Zylinderbodens ( 3 ) ist dem Stahlnetz ( 8 ) ein Lochblech ( 12 ) vorgeschaltet. Die diesbezügliche Einzelheit C ist in Figur ( 3 ) gesondert dargestellt.In the case of the cylinder cover (2) and the cylinder base (3) the steel net (8) is preceded by a perforated plate (12). The relevant detail C is shown separately in Figure (3).
In der Figur ( 3 ) ist die Lage und die Ausgestaltung der Ventilkugelsitze ( 10 ) im Detail -dargestellt. Als ein wesentliches Merkmal zum Erreichen der gewünschten Funktion ist hier herauszustellen, dass der Winkel unter dem der untere, die Kugel aufnehmende.Teil eines Ventilkugelsitzes ( 10 ) jeweils unter einem Winkel von 118 Grad angeschrägt ist. Dies entspricht bekanntlich dem Winkel unter dem Bohrer optimal angeschliffen werden. Bei diesem Bohrerwinkel ergibt sich ein Optimum zwischen guter Spanabhebung und Standzeit des Bohrers. Es hat sich gezeigt, dass ein solcherart konzipierter Ventilkugelsitz ( 10 ) nach einer geringen Betriebszeit gewährleistet, dass sich eine Ventilkugel ( 9 ) ihrem jeweiligen Ventilkugelsitz ( 10 ) optimal anpasst und sich ihre Abdichtung quasi selbst erschafft indem die vom Material her gesehen härtere Kugel sich in den Ventilkugelsitz ( 10 ) einarbeitet. .Damit ist eine hohe Sicherheit der Abdichtung gewährleistet.In the figure (3), the position and the configuration of the valve ball seats (10) in detail -dargestellt. As an essential feature to achieve the desired Function is here to emphasize that the angle under which the lower, the ball receiving. Part of a valve ball seat (10) is bevelled at an angle of 118 degrees. This is known to correspond to the angle to be optimally ground under the drill. This drill angle results in an optimum between good chip removal and tool life. It has been found that a valve ball seat (10) designed in this way ensures, after a short operating time, that a valve ball (9) optimally adapts to its respective valve ball seat (10) and virtually creates its own seal by virtue of the harder sphere seen from the material incorporated into the valve ball seat (10). .This ensures a high degree of safety of the seal.
In Figur 4 ist ein Lochblech ( 12 ), wie es im Bereich des Zylinderdeckels ( 2 ) und des Zylinderbodens ( 3 ) verwendet wird, in perspektivischer Darstellung gezeigt. Als besonderes Kennzeichen ist hier zu erkennen, dass die Durchmesser der Bohrungen der Löcher von der Mitte zum Rand hin zunehmen. Diese Maßnahme trägt der Tatsache Rechnung, dass am Rand der erfindungsgemäßen Ventilanordnung größere Luftgeschwindigkeiten auftreten und größere Luftmengen durchtreten als in der Mitte .In FIG. 4, a perforated plate (12), as used in the region of the cylinder cover (2) and the cylinder base (3), is shown in a perspective view. As a special feature can be seen here that the diameter of the holes of the holes increase from the middle to the edge. This measure takes into account the fact that at the edge of the valve arrangement according to the invention greater air velocities occur and pass greater amounts of air than in the middle.
In Figur 5 ist die erfindungsgemäße Ventilanordnung von außen in perspektivischer Ansicht dargestellt.FIG. 5 shows the valve arrangement according to the invention from the outside in a perspective view.
"Im" Bereich des Zylindermantels wird das entsprechende Stahlnetz ( 11 ) in Verbindung mit dem Außengewebe über eine Spannzange ( 7 ) auf den Zylinderring ( 1 ) aufgespannt. " In the area of the cylinder jacket, the corresponding steel net (11) in conjunction with the outer fabric is clamped on the cylinder ring (1) via a collet chuck (7).
In Figur 6 ist die Spannzange ( 7 ) in perspektivischer Ansicht gezeigt.In Figure 6, the collet (7) is shown in a perspective view.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ist in jede Anlage einsetzbar, die die entsprechenden geometrischen Abmessungen und einen Antrieb für die Kolbenstange aufweist.The valve arrangement according to the invention can be used in any system which has the corresponding geometric dimensions and a drive for the piston rod.
Es ist ebenfalls möglich, den Kolben ( 4 ) nicht über eine Kolbenstange in oszillierende Bewegung zu versetzen, sondern über ein außerhalb der erfindungsgemäßen Ventilanordnung oszillierend umpolbares Magnetfeld. Die Wahl der Herstellungsmaterialien muss für diesen Fall angepasst werden.It is also possible not to put the piston (4) in an oscillating motion via a piston rod, but rather via a magnetic field which can be oscillated in an oscillating manner outside the valve arrangement according to the invention. The choice of manufacturing materials must be adjusted for this case.
In der Figur 7 ist ein detaillierter Schnitt durch einen erfindungemäßen Kompressor gezeigt.FIG. 7 shows a detailed section through a compressor according to the invention.
Oberhalb und unterhalb der Antriebswelle ( 13 ) ist jeweils ein erfindungsgemäßes Ventil im Schnitt erkennbar. Auf die aus den Figuren 1 bis 6 gebrauchten Bezugszeichen wurde hier aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung verzichtet. Die Antriebswelle ( 13 ) läuft in einen schräg angesetzten Wellenstummel ( 14 ) aus. Dieser Wellenstummel ( 14 ) sorgt durch seine, in Bezug zur Antriebswelle ( 13 ), schräge Stellung dafür, dass die Antriebsscheibe ( 15 ) in Verbindung mit dem Mitnehmerring ( 16 ) und der Abdeckscheibe ( 17 ) bei der Rotation der Antriebswelle ( 13 ) eine taumelnde Bewegung ausführt. Ein-auf den Wellenstummel ( 14 ) aufgesetztes Zylinderrollenlager überträgt hierbei bei einer Drehung der Antriebswelle ( 13 ) die Neigung des Wellenstummels ( 14 ) auf diese angrenzenden Bauteile. Die Sicherung dieser Bauteile wird durch eine gesicherte Mutter oder äquivalente Maschinenelemente erreicht. Diese taumelnde Bewegung wird jeweils durch die, in den Mitnehmerring ( 16 ) eingelassene, Kolbenlagerschale ( 18 ) , den Kolbenlagerring ( 19 ) und den Kolbenlagerrücken ( 20 ) auf die jeweilige Kolbenstange ( 6 ) übertragen. Diese Bauteile, die im Zusammenspiel die Wirkung einer taumelnden Scheibe haben, erzwingen die Hin- und Herbewegung der am Umfang des Kompressors verteilten Kolben.Above and below the drive shaft (13) in each case a valve according to the invention can be seen in section. On the used from Figures 1 to 6 reference numerals has been omitted here for reasons of clarity. The drive shaft (13) terminates in an inclined stub shaft (14). This stub shaft (14), by its, with respect to the drive shaft (13), oblique position ensures that the drive pulley (15) in conjunction with the driving ring (16) and the cover plate (17) during the rotation of the drive shaft (13) staggering movement. A cylindrical roller bearing mounted on the stub shaft (14) transmits the inclination of the stub shaft (14) to these adjacent components during a rotation of the drive shaft (13). The securing of these components is achieved by a secured nut or equivalent machine elements. This wobbling movement is transmitted to the respective piston rod (6) by the piston bearing shell (18), the piston bearing ring (19) and the piston bearing back (20), which are embedded in the driving ring (16). These components, which in interaction have the effect of a wobbling disc, force the reciprocating motion of the pistons distributed around the circumference of the compressor.
Die entsprechenden Ventile werden somit ebenfalls durch die Bewegung der Taumelscheibe bei einer Drehung der Antriebswelle ( 13 ) betätigt. Die betätigten Kolben ( 4 ) saugen dabei bei jeder Bewegung das entsprechende Arbeitsmedium entweder über den Zylinderdeckel ( 2 ) oder den Zylinderboden ( 3 ) an und stoßen es über den Zylinderring ( 1 ) aus. Der Luftauslass ist in der Figur am Beispiel des unteren Ventils gesondert bezeichnet.The corresponding valves are thus also actuated by the movement of the swash plate upon rotation of the drive shaft (13). The actuated piston (4) suck in each movement the corresponding working fluid either on the cylinder cover (2) or the cylinder base (3) and eject it via the cylinder ring (1). The air outlet is designated separately in the figure using the example of the lower valve.
In der Figur 8 ist die in der Figur 7 im Schnitt gezeigte Anordnung in perspektivischer Gesamtansicht dargestellt. Bei der in der Figur 9 gezeigten perspektivischen Ansicht ist die, die Taumelscheibe bildende, Anordnung der verschiedenen Scheiben und Ringe weggelassen. Es sind lediglich die Kolbenlagerschalen ( 18 ) der 8 am Umfang verteilten Ventile und zugehörenden Kolben ( 4 ),bzw. Kolbenstangen ( 6 ), zu erkennen.FIG. 8 shows the arrangement shown in section in FIG. 7 in a perspective overall view. In the perspective view shown in Fig. 9, the arrangement of the various disks and rings constituting the swash plate is omitted. There are only the piston bearing shells (18) of the 8 distributed on the circumference valves and associated piston (4), or. Piston rods (6) to recognize.
In der Figur 10 ist die perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kompressors in der Seitenansicht gezeigt. Hierbei sind zusätzlich noch die Kolbenlagerschalen ( 18 ) weggelassen. Zu erkennen sind nunmehr die in den Kolbenlagerschalen ( 18 ) über die Kolbenlagerringe ( 19 ) und die Kolbenlagerrücken ( 20 ) geführten Kolbenstangen ( 6 ).FIG. 10 shows a perspective view of the compressor according to the invention in a side view. Here, the piston bearing shells (18) are also omitted. Evident are now in the piston bearing shells (18) via the piston bearing rings (19) and the piston bearing backs (20) guided piston rods (6).
In der Figur 11 ist ein Schnitt durch eine Tandem - Anordnung eines erfindungsgemäßen Kompressors gezeigt.FIG. 11 shows a section through a tandem arrangement of a compressor according to the invention.
Hierbei werden zwei Kompressoren, wie sie oben beschrieben wurden, von einer gemeinsamen Antriebswelle angetrieben. Die Antriebswelle selbst erfährt ihren Antrieb über ein Winkelgetriebe. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise. Here are two compressors, as described above, driven by a common drive shaft. The drive shaft itself learns its drive via an angle gear. In this arrangement, a particularly compact design results.
BezuqszeichenlisteLIST OF REFERENCES
( 1 ) Zylinderring(1) Cylinder ring
( 2) Zylinderdeckel(2) cylinder cover
( 3) Zylinderboden(3) cylinder bottom
( 4) Kolben(4) piston
( 5) Graphitring(5) graphite ring
( 6) Kolbenstange(6) Piston rod
( 7) Lochring ( Spannzange )(7) hole ring (collet)
( 8) Stahlnetz(8) Steel net
( 9) Ventilkugel(9) Valve ball
( 10 ) Ventilkugelsitz(10) Valve ball seat
( 11 ) Stahlnetz(11) Steel net
( 12 ) Lochblech(12) Perforated sheet
( 13 ) Antriebswelle(13) Drive shaft
( 14 ) Wellenstummel(14) stub shaft
( 15 ) Antriebsscheibe(15) Drive pulley
( 16 ) Mitnehmerring(16) Driving ring
( 17 ) Abdeckscheibe τ 18 ) Kolbenlagerschale(17) Cover disc τ 18) Piston bearing shell
( 19 ) Kolbenlagerring(19) Piston bearing ring
( 20 ) Kolbenlagerrücken (20) Piston bearing back

Claims

Ansprücheclaims
Anspruch 1 :Claim 1:
Taumelscheibenkompressor zum Komprimieren von flüssigen und / oder gasförmigen Medien , mit den folgenden Merkmalen:Swash plate type compressor for compressing liquid and / or gaseous media, having the following features:
a ) eine, von einer in der Längsachse eines zylinderförmigen Gehäuses verlaufenden Antriebswelle ( 13 ) angetriebene, Taumelscheibe betätigt die Hubkolben ( 4 ) einer Mehrzahl von am Umfang des Gehäuses verteilten zylinderförmigen Ventilanordnungen, b ) die Hubkolben ( 4 ) bewegen sich oszillierend in den jeweiligen Ventilanordnungen, c ) der Zylinderboden ( 3 ), der Zylinderdeckel ( 2 ) und dera), driven by a running in the longitudinal axis of a cylindrical housing drive shaft (13), swash plate actuates the reciprocating piston (4) a plurality of distributed on the circumference of the housing cylindrical valve assemblies, b) the reciprocating piston (4) move oscillating in the respective Valve arrangements, c) the cylinder bottom (3), the cylinder cover (2) and the
Zylinderring ( 1 ) der Ventilanordnungen umfassen eine Vielzahl von Ventilsitzen ( 10 ), die jeweils über Schließkörper ( 9 ) verschließbar sind, d ) der Zustrom der Medien erfolgt wechselweise über denCylinder ring (1) of the valve assemblies comprise a plurality of valve seats (10) which are closable in each case via closing body (9), d) the inflow of the media takes place alternately via the
Zylinderboden ( 3 ) oder den Zylinderdeckel ( 2 ), wobei die komprimierten Medien über den Zylinderring ( 1 ) ausgestoßen werden.Cylinder bottom (3) or the cylinder cover (2), wherein the compressed media via the cylinder ring (1) are ejected.
Anspruch 2:Claim 2:
Taumelscheibenkompressor zum Komprimieren von flüssigen und / oder gasförmigen Medien , mit den folgenden Merkmalen:Swash plate type compressor for compressing liquid and / or gaseous media, having the following features:
a ) zwei, von einer in der Längsachse eines zylinderförmigen Gehäuses verlaufenden Antriebswelle ( 13 ) angetriebene, Taumelscheiben betätigen die Hubkolben ( 4 ) einer Mehrzahl von am Umfang des Gehäuses verteilten zylinderförmigen Ventilanordnungen, wobei die Taumelscheiben auf den beiden Enden der Antriebswelle ( 13 ) angebracht sind und der Antrieb der Antriebswelle ( 13 ) selbst über ein in der Mitte der Antriebswelle ( 13 ) krafteinleitendes Winkelgetriebe erfolgt, b ) die Hubkolben ( 4 ) bewegen sich oszillierend in den jeweiligen Ventilanordnungen, c ) der Zylinderboden ( 3 ), der Zylinderdeckel ( 2 ) und dera) two, driven by a running in the longitudinal axis of a cylindrical housing drive shaft (13), swash plates actuate the reciprocating piston (4) a plurality of distributed on the circumference of the housing cylindrical valve assemblies, wherein the swash plates on the two ends of the drive shaft (13) attached are and the drive (b) the reciprocating pistons (4) oscillate in the respective valve arrangements, c) the cylinder base (3), the cylinder cover (2) and the
Zylinderring ( 1 ) der Ventilanordnungen umfassen eine Vielzahl von Ventilsitzen ( 10 ), die jeweils über Schließkörper ( 9 ) verschließbar sind, d ) der Zustrom der Medien erfolgt wechselweise über denCylinder ring (1) of the valve assemblies comprise a plurality of valve seats (10) which are closable in each case via closing body (9), d) the inflow of the media takes place alternately via the
Zylinderboden ( 3 ) oder den Zylinderdeckel ( 2 ), wobei die komprimierten Medien über den Zylinderring ( 1 ) ausgestoßen werden.Cylinder bottom (3) or the cylinder cover (2), wherein the compressed media via the cylinder ring (1) are ejected.
Anspruch 3:Claim 3:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.Swash plate compressor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cylindrical valve assemblies have a circular cross-section.
Anspruch 4:Claim 4:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen Querschnitt aufweisen der die Form einer vesica piscis ( Fischblase ) hat.Swash plate compressor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cylindrical valve arrangements have a cross section which has the shape of a vesica piscis (fish bladder).
Anspruch 5:Claim 5:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen Querschnitt aufweisen der eine beliebige Form hat Anspruch 6:Swash plate compressor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cylindrical valve assemblies have a cross section which has an arbitrary shape Claim 6:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen Querschnitt aufweisen der untereinander verschieden ist.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cylindrical valve arrangements have a cross section which is different from each other.
Anspruch 7:Claim 7:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ganze Kompressor oder Teile davon aus Aluminium und / oder Magnesium und / oder Carbon hergestellt sind.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the entire compressor or parts thereof are made of aluminum and / or magnesium and / or carbon.
Anspruch 8:Claim 8:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze ( 10 ) und die Schließkörper ( 9 ) so gestaltet sind, dass die Schließkörper ( 9 ) in den Ventilsitzen ( 10 ) einen freien Bewegungsraum aufweisen.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the valve seats (10) and the closing body (9) are designed so that the closing body (9) in the valve seats (10) have a free movement space.
Anspruch 9:Claim 9:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkörper ( 9 ) in den Ventilsitzen ( 10 ) über ein darüber gespanntes Stahlnetz ( 8 ), bzw. ( 12 ) gesichert sind.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the closing body (9) in the valve seats (10) via an over-tightened steel net (8), or (12) are secured.
Anspruch 10:Claim 10:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkörper ( 9 ) in den Ventilsitzen ( 10 ) zusätzlich über ein, dem Stahlnetz vorgelagertes Lochblech ( 12 ) gesichert sind. Anspruch 11 :Swash plate compressor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the closing bodies (9) in the valve seats (10) are additionally secured by a perforated plate (12) arranged upstream of the steel net. Claim 11:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochblech ( 12 ) Bohrungen aufweist, deren Durchmesser von der Mitte des Lochblechs ( 12 ) nach außen zunimmt.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the perforated plate (12) has bores whose diameter increases from the center of the perforated plate (12) to the outside.
Anspruch 12:Claim 12:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze ( 10 ) als Ventilkugelsitze ( 10 ) und die Schließkörper ( 9 ) als Ventilkugeln ( 9 ) ausgebildet sind.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the valve seats (10) are designed as valve ball seats (10) and the closing bodies (9) as valve balls (9).
Anspruch 13:Claim 13:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ventil kugelsitz ( 10 ) am Grund einen Bohrerwinkel von 118 Grad aufweist.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 12, characterized in that each valve ball seat (10) at the bottom has a drill angle of 118 degrees.
Anspruch 14:Claim 14:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das über den Zylinderring ( 1 ) gespannte Stahlnetz ( 11 ) über eine Spannzange ( 7 ) fixiert wird.Swash plate compressor according to one of claims 1 to 13, characterized in that over the cylinder ring (1) stretched steel net (11) via a collet chuck (7) is fixed.
Anspruch 15:Claim 15:
Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolben ( 4 ) magnetisch bewegt wird. Swash plate compressor according to one of claims 1 to 14, characterized in that the lifting piston (4) is moved magnetically.
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